CN104638663B - 一种功率振荡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种功率振荡控制方法，该方法根据区域电网与主网联络线的振荡情况采取控制措施，区域电网发生功率振荡后，根据振荡次数采取分轮控制方法，第一轮采取控制时，若区域电网的电源线中有明确的振荡源则切除该振荡源，否则根据第一轮动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量发电机，第一轮控制后若振荡不能平息，则后续各轮根据动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量发电机，直到振荡平息或达到最大控制轮次为止。当区域电网与主网发生功率振荡时，该方法可自动采取控制措施以平息振荡。

Description

一种功率振荡控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统控制领域，尤其涉及一种功率振荡控制方法。

背景技术

随着我国新能源发展规划目标的实施，全国已经建成若干千万千瓦级的风电基地，大量风电通过风电场汇集站集中外送。另外由于我国能源分布不均匀，大量电力从能源基地经过长线路输送到负荷中心，目前由于大区电网之间联系相对比较薄弱，近年来国内电网曾多次发生功率振荡现象。功率振荡频率较低，一般在0.2～2.5Hz范围内，当振荡较严重时，系统不能维持同步运行，由功率振荡造成的稳定事故在国内外均有发生，已引起有关方面的重视，需采取有效措施进行预防，并在发生功率振荡后应能立即检测发现、确定振荡源、实施紧急控制来消除振荡，防止事故扩大。

当区域电网与主网联络线发生功率振荡时，若能准确确定发生功率振荡的振荡源，并切除振荡源，则能快速平息区域电网的功率振荡，若不能确定振荡源，根据以往功率振荡事故的处理经验，若能降低区域电网与主网交换的功率，也可平息振荡。以前对功率振荡的研究大多采用离线分析的研究方法，在功率振荡发生后通过对事故录波数据分析与电网特性的分析确定振荡源大概位置及引起振荡的原因，最近有部分专利提出功率振荡在线监测的算法，可帮助运行人员及时发现系统发生功率振荡，但没有达到自动确定引起功率振荡的振荡源，并实施在线实时控制的目标。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种功率振荡控制方法，当发生功率振荡时，根据区域电网与主网联络线的振荡次数采取分轮控制方法，该方法可自动采取控制措施以平息振荡。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种功率振荡控制方法，同时判断区域电网的电源线以及区域电网与主网联络线是否发生功率振荡，如区域电网与主网的联络线发生功率振荡，则根据振荡次数采取分轮控制方法。控制方法如下：

1)判断区域电网与主网的联络线是否发生功率振荡，仅当区域电网与主网联络线发生功率振荡时才采取控制措施，并根据联络线振荡次数采取分轮控制方法；

2)当振荡次数Num＝Ns时采取第一轮控制，Ns是可供用户整定的振荡周期次数定值，第一轮采取控制时，判断区域电网的电源线中是否有明确的振荡源，判断方法如下：

①若区域电网的电源线中仅一回电源线判出发生功率振荡，则判断该电源线为振荡源；

②当区域电网的电源线中有多回电源线发生功率振荡，则计算每条发生功率振荡的电源线动作前N个振荡周期内功率平均振幅与该线平均输送的功率的比值Ki，若比值最大的电源线与其他电源线的比值满足下面条件：

K max-Kother≥Kset

则判断比值最大的电源线为振荡源；

其中，K max-电源线中振幅比最大的电源线的振幅比，Kother-电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比，Kset-开放给用户整定的定值。

若判出区域电网的电源线中有明确的振荡源则切除该振荡源；

若判不出明确振荡源时，则根据第一轮动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量的发电机；切机量计算方法如下：

①计算区域电网与主网联络线动作前N个振荡周期内的平均振幅：

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pzf-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pmax_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最大功率

Pmin_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最小功率

计算需切量1：

dP1＝K1×Pzf

K1为可整定的系数定值

②计算区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率：

Ppj-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率

P(t)-区域电网与主网联络线的实时功率

Tmax_k-区域电网与主网联络线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Tmax_(k-N)-区域电网与主网联络线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻

计算需切量2：

dP2＝K2×Ppj

K2为可整定的系数定值

③找出两个需切量中的较大值作为第一轮动作时的切机量：

dP＝max{dP1,dP2}

并在区域电网内切除相应容量发电机；

3)第一轮控制后若振荡不能平息，则当振荡次数Num＝n×Ns时采取后续各轮的控制措施，其中n为大于1的自然数，根据动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出各轮需要切除的机组容量，其计算方法与第一轮按容量切机的计算方法相同，并在区域电网内切除相应容量发电机，直到振荡平息或达到最大控制轮次为止。

当采取控制措施后，为确保电网有足够的反应时间，采取控制措施的振荡周期次数定值Ns应大于计算平均振幅使用的振荡周期个数N，且它们之间的差值应大于或等于3。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：通过对区域电网内的电源线、区域电网与主网交换的平均功率、区域电网与主网联络线功率振荡幅度的综合判断，当区域电网与主网之间发生功率振荡时，首先切除振荡源，若振荡不能平息则可根据振荡情况采取分轮控制的方法迅速降低区域电网与主网交换的功率，实现对功率振荡的有效控制以平息振荡，同时可避仅采取单次控制措施的控制方法可能引起的过切量过大问题。

附图说明

图1是本发明中功率振荡计算所用各量示意图；

图2是本发明中采取控制措施的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

本发明提供一种功率振荡控制方法，主要是通过区域电网与主网联络线的功率、各电源线的功率判断各线路是否发生功率振荡，若区域电网发生功率振荡且本区域存在明确振荡源，则先切除振荡源，若无明确振荡源或切除振荡源后振荡仍未平息，则根据区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量发电机，直到振荡平息或达到最大控制轮次为止。

如图1所示，本发明在实施时，首先判断区域电网的电源线以及与主网联络线是否发生功率振荡，若发生功率振荡，则求区域电网与主网联络线在每个振荡周期的功率最大值(Pmax_j)、最小值(Pmin_j)以及每个振荡周期最大功率出现的时刻Tmax_k。仅在区域电网与主网的联络线发生功率振荡的情况下才采取控制措施。

如图2所示，控制的过程如下：

1)当区域电网与主网联络线振荡次数Num＝Ns时采取第一轮控制，Ns是可供用户整定的振荡周期次数定值，一般应大于10，第一轮采取控制时，若区域电网的电源线中有明确的振荡源则切除该振荡源，否则根据动第一轮作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量的发电机，振荡源的判断方法如下：

①若区域电网的电源线中仅一回电源线判出发生功率振荡，则判断该电源线为振荡源；

②当区域电网的电源线中有多回电源线发生功率振荡，则计算每条发生功率振荡的电源线动作前N个振荡周期内功率平均振幅与该线平均输送的功率的比值Ki，若比值最大的电源线与其他电源线的比值满足下面条件：

K max-Kother≥Kset (1)

则判断比值最大的电源线为振荡源；

其中，K max-电源线中振幅比最大的电源线的振幅比，Kother-电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比，Kset-开放给用户整定的定值。

当判不出明确振荡源时，采取按容量切机控制措施，切机量计算方法如下：

①计算区域电网与主网联络线动作前N个振荡周期内的平均振幅：

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pzf-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pmax_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最大功率

Pmin_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最小功率

计算需切量1：

dP1＝K1×Pzf (3)

K1为可整定的系数定值，取值范围为0.3～0.7；

为提高计算的准确性，功率振幅不是计算单一振荡周期的振幅，而是求当前期振荡周期及之前共N个振荡周期的功率平均振幅，N应大于或等于5；

②计算区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率：

Ppj-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率

P(t)-区域电网与主网联络线的实时功率

Tmax_k-区域电网与主网联络线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Tmax_(k-N)-区域电网与主网联络线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻

功率振荡时，区域电网与主网联络线的功率不断波动，为确保平均功率计算的精度，求平均功率的积分区间是针对区域电网与主网联络线的N个完整的振荡周期这段时间，不是使用固定长度的时间段内的平均功率。

计算需切量2：

dP2＝K2×Ppj (5)

K2为可整定的系数定值，取值范围为0.05～0.25；

③找出两个需切量中的较大值作为第一轮动作时的切机量：

dP＝max{dP1,dP2} (6)

并在区域电网内切除相应容量发电机；

3)第一轮控制后若振荡不能平息，则当振荡次数Num＝n×Ns时采取后续各轮的控制措施(n＝2,3,4,5,……)，根据动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出各轮需要切除的机组容量(计算方法与第一轮按容量切机的计算方法相同)，并在区域电网内切除相应容量发电机，直到振荡平息或达到最大控制轮次为止，最大控制轮次应小于或等于6。

当采取控制措施后，为确保电网有足够的反应时间，采取控制措施的振荡周期次数定值Ns应大于计算平均振幅使用的振荡周期个数N，且它们之间的差值应大于或等于3。当区域电网与主网发生功率振荡时，该方法可自动采取控制措施以平息振荡。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：通过对区域电网内的电源线、区域电网与主网交换的平均功率、区域电网与主网联络线功率振荡幅度的综合判断，当区域电网与主网之间发生功率振荡时，首先切除振荡源，若振荡不能平息则可根据振荡情况采取分轮控制的方法迅速降低区域电网与主网交换的功率，实现对功率振荡的有效控制以平息振荡，同时可避免仅采取单次控制措施的控制方法可能引起的过切量过大问题。

综上，本发明通过对区域电网与系统联络线的功率、各电源线的功率判断各线路是否发生功率振荡，发生功率振荡后通过采取分轮控制的方法进行控制，若有明确振荡源，首先切除振荡源，然后通过按容量切机来降低区域电网与主网交换的功率以便平息振荡。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种功率振荡控制方法，其特征在于：

1)判断区域电网与主网的联络线是否发生功率振荡，仅当区域电网与主网联络线发生功率振荡时才采取控制措施，并根据联络线振荡次数采取分轮控制方法；

2)当振荡次数Num＝Ns时采取第一轮控制，Ns是可供用户整定的振荡周期次数定值，第一轮采取控制时，判断区域电网的电源线中是否有明确的振荡源，判断方法如下：

①若区域电网的电源线中仅一回电源线判出发生功率振荡，则判断该电源线为振荡源；

②当区域电网的电源线中有多回电源线发生功率振荡，则计算每条发生功率振荡的电源线动作前N个振荡周期内功率平均振幅与该线平均输送的功率的比值Ki，若比值最大的电源线与其他电源线的比值满足下面条件：

Kmax-Kother≥Kset

则判断比值最大的电源线为振荡源；

其中，Kmax-电源线中振幅比最大的电源线的振幅比，Kother-电源线中除振幅比最大的电源线外其他电源线的振幅比，Kset-开放给用户整定的定值；

若判出区域电网的电源线中有明确的振荡源则切除该振荡源；

若判不出明确振荡源时，则根据第一轮动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出需要切除的机组容量，并在区域电网内切除相应容量的发电机；切机量计算方法如下：

①计算区域电网与主网联络线动作前N个振荡周期内的平均振幅：

$Pzf=(\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pmax\_j-\underset{j=(k-N+1)}{\overset{k}{\Σ}}Pmin\_j)\÷N$

k-代表当前振荡周期

N-计算平均振幅使用的振荡周期个数

Pzf-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的功率平均振幅

Pmax_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最大功率

Pmin_j-区域电网与主网联络线第j个振荡周期内的最小功率

计算需切量1：

dP1＝K1×Pzf

K1为可整定的系数定值

②计算区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率：

$Ppj=\[\underset{t=T\max \_\left(k-N\right)}{\overset{T\max \_k}{\∫}}P\left(t\right)dt\]\÷\[T\max \_k-Tmax\_(k-N)\]$

Ppj-区域电网与主网联络线前N个振荡周期的平均功率

P(t)-区域电网与主网联络线的实时功率

Tmax_k-区域电网与主网联络线当前振荡周期最大功率出现的时刻

Tmax_(k-N)-区域电网与主网联络线当前振荡周期前N个振荡周期最大功率出现的时刻

计算需切量2：

dP2＝K2×Ppj

K2为可整定的系数定值

③找出两个需切量中的较大值作为第一轮动作时的切机量：

dP＝max{dP1,dP2}

并在区域电网内切除相应容量发电机；

3)第一轮控制后若振荡不能平息，则当振荡次数Num＝n×Ns时采取后续各轮的控制措施，其中n为大于1的自然数，根据动作时区域电网与主网联络线交换功率的大小与振荡幅度计算出各轮需要切除的机组容量，其计算方法与第一轮按容量切机的计算方法相同，并在区域电网内切除相应容量发电机，直到振荡平息或达到最大控制轮次为止。

2.如权利要求1所述的一种功率振荡控制方法，其特征在于：计算功率振幅不是计算单一振荡周期的振幅，而是求当前期振荡周期及之前共N个振荡周期的功率平均振幅，N应大于或等于5。

3.如权利要求2所述的一种功率振荡控制方法，其特征在于：求平均功率的积分区间是针对区域电网与主网联络线的N个完整的振荡周期这段时间，不是使用固定长度的时间段内的平均功率。

4.如权利要求2所述的一种功率振荡控制方法，其特征在于：采取控制措施的振荡周期次数定值Ns应大于计算平均振幅使用的振荡周期个数N，且它们之间的差值应大于或等于3。

5.如权利要求1所述的一种功率振荡控制方法，其特征在于：可整定的系数定值K1的取值范围为0.3～0.7，K2的取值范围为0.05～0.25。

6.如权利要求1所述的一种功率振荡控制方法，其特征在于：最大控制轮次应小于或等于6。